 |
Архитектуры современных процессоров
|
|
|
|
1.1.Последовательная модель выполнения команд процессором
· Вызывает следующую команду из памяти и переносит ее в регистр команд.
· Меняет положение счетчика команд, который после этого указывает на следующую команду.
· Определяет тип вызванной команды.
· Если команда использует слово из памяти, определяет, где находится это слово.
· Переносит слово, если это необходимо, в регистр центрального процессора.
· Выполняет команду.
· Переходит к шагу 1, чтобы начать выполнение следующей команды.
Конвейерная модель выполнения команд процессором
v Главное препятствие высокой скорости выполнения команд - необходимость их вызова из памяти.
v Для разрешения этой проблемы можно вызывать команды из памяти заранее и хранить в специальном наборе регистров.
v Таким образом, когда требовалась определенная команда, она вызывалась прямо из буфера, а обращения к памяти не происходило.
v В действительности при выборке с упреждением команда обрабатывается за два шага: сначала происходит вызов команды, а затем — ее выполнение.
v Еще больше продвинула эту стратегию идея конвейера.
v При использовании конвейера команда обрабатывается уже не за два, а за большее количество шагов, каждый из которых реализуется определенным аппаратным компонентом, причем все эти компоненты могут работать параллельно.
На рисунке, изображен конвейер из пяти блоков, которые называются ступенями.
Первая ступень (блок С1) вызывает команду из памяти и помещает ее в буфер, где она хранится до тех пор, пока не потребуется.
Вторая ступень (блок С2) декодирует эту команду, определяя ее тип и тип ее операндов.
Третья ступень (блок СЗ) определяет местонахождение операндов и вызывает их из регистров или из памяти.
|
|
|
Четвертая ступень (блок С4) выполняет команду, обычно проводя операнды через тракт данных.
Блок С5 записывает результат обратно в нужный регистр.
Суперскалярная модели выполнения команд процессором
Основная идея — один конвейер с большим количеством функциональных блоков.
В 1987 году для обозначения этого подхода был введен термин суперскалярная архитектура.
Однако подобная идея нашла воплощение еще тридцатью годами ранее в компьютере CDC 6600. Этот компьютер вызывал команду из памяти каждые 100 не и помещал ее в один из 10 функциональных блоков для параллельного выполнения. Пока команды выполнялись, центральный процессор вызывал следующую команду.
Процессоры RISC CISC
Принципы RISC
Все команды должны выполняться непосредственно аппаратным обеспечением.
Компьютер должен запускать как можно больше команд в секунду.
Команды должны легко декодироваться.
К памяти должны обращаться только команды загрузки и сохранения.
Регистров должно быть много.
(Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд).
v Такие процессоры обычно имеют набор однородных регистров универсального назначения, и их система команд отличается относительной простотой.
CISC
(Complex Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд).
v Такие процессоры начали изготавливаться в 1971 году компанией Intel.
v Компания быстро росла и расширялась и ее продукция стала пользоваться большим спросом на мировом рынке.
v В 1978 году компания выпустила модель i8086, что положило началу прозводства семейства x86.
v Помимо компании Intel существовали и другие компании-гиганты, производящие CISC-процессоры, такие как AMD, Cyrix, IDT.
v Для удобства работы на данных процессорах используют такие операционные системы, как Windows и Linux.
VLIW
(Very Long Instruction Word) процессоры со сверхдлинным командным словом.
|
|
|
v Обычно - это встроенный процессор для устройств обработки изображений, а также аудио- и видеустройств, таких как CD-, DVD- и МРЗ-плееры, устройства записи CD и DVD, интерактивные телевизоры, цифровые фотокамеры, видеокамеры и т. д.
|
|
|
